[发明专利]碳化硅半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种碳化硅半导体器件（101至103），包括：

碳化硅层（50），所述碳化硅层（50）具有厚度方向，并且具有第一主表面（P1）和在所述厚度方向上与所述第一主表面相反的第二主表面（P2），所述碳化硅层包括形成所述第一主表面并且具有第一导电类型的第一区（51）、设置在所述第一区上并且具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的第二区（52）、以及设置在所述第二区上并且具有所述第一导电类型的第三区（53），具有内表面的沟槽（TR）被形成在所述碳化硅层的所述第二主表面中，所述沟槽穿过所述第二区和第三区；

栅绝缘膜（61），所述栅绝缘膜（61）覆盖所述沟槽的所述内表面；以及

栅电极（70），所述栅电极（70）填充所述沟槽的至少一部分，

其中所述沟槽的所述内表面具有第一侧壁（SW1）和第二侧壁（SW2），所述第二侧壁（SW2）位于比所述第一侧壁更深处并且具有由所述第二区构成的部分，并且所述第一侧壁相对于所述第二主表面的倾斜小于所述第二侧壁相对于所述第二主表面的倾斜。

2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体器件（101，102），其中所述第二侧壁将所述第一区和第二区之间的边界与所述第二区和第三区之间的边界连接。

3.根据权利要求2所述的碳化硅半导体器件，其中所述栅电极填充所述沟槽直至所述栅电极至少达到所述第一侧壁和第二侧壁之间。

4.一种制造碳化硅半导体器件（101至103）的方法，包括以下步骤：

制备碳化硅层（50），所述碳化硅层（50）具有厚度方向，并且具有第一主表面（P1）以及在所述厚度方向上与所述第一主表面相反的第二主表面（P2），所述碳化硅层包括形成所述第一主表面并且具有第一导电类型的第一区（51）、设置在所述第一区上并且具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的第二区（52）、以及设置在所述第二区上并且具有所述第一导电类型的第三区（53）；

形成掩膜（90），所述掩膜（90）在所述碳化硅层的所述第二主表面上具有开口；

通过使用所述掩膜对所述碳化硅层进行蚀刻，来在所述碳化硅层的所述第二主表面中形成沟槽（TR），所述沟槽具有内表面并且穿过所述第二区和第三区，形成所述沟槽的步骤被执行为使得所述沟槽的所述内表面具有第一侧壁（SW1）和第二侧壁（SW2），并且使得所述第一侧壁相对于所述第二主表面的倾斜小于所述第二侧壁相对于所述第二主表面的倾斜，其中所述第二侧壁（SW2）位于比所述第一侧壁更深处并且具有由所述第二区构成的部分；

形成覆盖所述沟槽的所述内表面的栅绝缘膜（61）；以及

形成填充所述沟槽的至少一部分的栅电极（70）。

5.根据权利要求4所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中形成所述沟槽的步骤包括以下步骤：

通过对所述碳化硅层进行物理蚀刻来在所述碳化硅层的所述第二主表面中形成凹部（RC）；以及

在所述凹部的内表面上执行热蚀刻。

6.根据权利要求5所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中形成所述凹部的步骤被执行为使得所述凹部位于比所述第二区更浅处。

7.根据权利要求6所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中形成所述凹部的步骤被执行为使得所述凹部的内表面包括第一侧表面（SD1）和第二侧表面（SD2），所述第二侧表面（SD2）位于比所述第一侧表面更深处并且相对于所述第一侧表面倾斜。

8.根据权利要求4所述的制造碳化硅半导体器件的方法，还包括在形成所述沟槽的步骤之前，通过使用所述掩膜将离子注入所述碳化硅层中，来在所述碳化硅层中形成改变层（99）的步骤，

其中形成所述沟槽的步骤包括通过热蚀刻来移除所述碳化硅层的包括了所述改变层的区域的步骤。

9.根据权利要求8所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中形成所述改变层的步骤被执行为使得所述改变层位于比所述第二区更浅处。

10.根据权利要求8或9所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中在常温下执行形成所述改变层的步骤。

11.根据权利要求4所述的制造碳化硅半导体器件的方法，其中制备所述碳化硅层的步骤被执行为使得所述第三区的结晶度低于所述第二区的结晶度。